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Wie wird eigentlich ? gemessen? - Temperatur


Ein Blick auf das Thermometer verrät die aktuelle Temperatur. Doch 
diese Messgeräte gibt es in vielen Formen und Ausprägungen. Was 
steckt dahinter und auf welchen Prinzipien beruhen diese 
Messverfahren eigentlich?


Auch wenn der Sommer nun (zumindest im meteorologischen Sinne) zu 
Ende geht, bleiben uns die zahlreichen Meldungen über Hitzerekorde 
noch deutlich in Erinnerung. Nun stellt sich die Frage: Auf welche 
Weise kann die Temperatur denn überhaupt gemessen werden?
 
Offensichtlich ist dafür ein Thermometer notwendig. Doch diese 
Messgeräte machen sich mitunter viele physikalische Gesetze und 
Eigenschaften zunutze, um daraus schließlich die Temperatur 
abzuleiten.

Beginnen wir mit einem klassischen Flüssigkeitsthermometer. Das 
Prinzip ist einfach. Eine bestimmte Flüssigkeitsmenge - früher 
Quecksilber, heutzutage oft Ethanol - dehnt sich aus, sobald sie 
erwärmt wird. Diese Volumenänderung zeigt sich, indem der Pegel der 
Flüssigkeit entlang eines Röhrchens steigt oder sinkt. Eine 
entsprechend angepasste Skala (siehe Link für mehr Informationen) 
gibt die Temperatur an. Doch nicht nur bei Flüssigkeiten lässt sich 
dieser Effekt verwenden. Eine weitere Thermometerbauweise zeichnet 
sich dadurch aus, dass zwei unterschiedliche Metallstreifen fest 
miteinander verklebt werden. Man nennt dies auch "Bimetallstreifen". 
Die verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten sorgen bei Erwärmung 
oder Abkühlung dafür, dass sich das Bimetall in eine oder die andere 
Richtung krümmt. Das Ausmaß der Krümmung lässt auf die Temperatur 
schließen. Oft werden hierfür Legierungen verwendet, die Eisen, 
Nickel oder Mangan enthalten. Naheliegenderweise heißen die 
Messgeräte, die diese Art der Temperaturmessung benutzen, 
Ausdehnungsthermometer.

Sogenannte Thermoelemente bestehen aus zwei unterschiedlichen 
Materialien, zwischen denen eine Spannung gemessen werden kann. 
Hierbei wird der sogenannte Seebeck-Effekt ausgenutzt. Dieser besagt,
dass die gemessene Spannung abhängig vom Temperaturunterschied der 
beiden Materialien ist. Da nur die Differenz, jedoch nicht der 
absolute Temperaturwert gemessen werden kann, muss für eine echte 
Temperaturmessung eine der beiden schon bekannt sein.

Die Funktionsweise eines Widerstandsthermometers beruht darauf, dass 
der elektrische Widerstand temperaturabhängig ist. Liegt also ein 
konstanter Strom am Gerät an, ändert sich die gemessene Spannung, 
wenn sich die Temperatur ändert. Dadurch kann diese abgeleitet 
werden. Zumeist werden hierfür Metalle wie Platin, Nickel oder 
Silizium verwendet.
 
Allgemein haben diese Messgeräte die Gemeinsamkeit, dass sie mit der 
zu messenden Oberfläche oder dem zu messenden Material in Kontakt 
kommen müssen. Daher gibt es hierfür den Überbegriff 
"Berührungsthermometer". Weitere Varianten sind beispielsweise das 
Dampfdruckthermometer, das auf den Eigenschaften des Dampfdrucks 
einer Flüssigkeit beruht, oder Temperaturmessstreifen. Letztere 
verändern in Abhängigkeit der Temperatur ihre Farbe.

Im Gegensatz dazu gibt es auch Messgeräte, die keinen direkten 
Kontakt benötigen. Hier wird die ausgehende Strahlung im 
Infrarotbereich genutzt. Diese ist sowohl in ihrer Intensität als 
auch in der Wellenlängenverteilung von der Eigentemperatur abhängig. 
Das Plancksche Strahlungsgesetz (bzw. das Stefan-Boltzmann-Gesetz und
das Wiensche Verschiebungsgesetz) bildet dabei die physikalische 
Grundlage. Für die Messung wird ein Infrarotsensor benötigt. 
Verschiedene Variationen der Messung analysieren entweder einen 
großen Wellenlängenbereich oder konzentrieren sich auf wenige 
spezielle Wellenlängen und ermitteln aus dem Vergleich die 
Temperatur. Wohlbekannt ist uns diese Art der Messung beispielsweise 
von Fieberthermometern.

M.Sc. Fabian Chow 

Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale 
Offenbach, den 31.08.2026

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